【正文】 10 滾珠絲杠副的工作原理及特點(diǎn) 在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩擦特性。 179。 操作步驟為：拆除原 CA6140 車床的傳動機(jī)構(gòu)（進(jìn)給箱、溜板箱、傳動絲杠、光杠、操作絲杠），利用原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝孔和銷釘孔，安裝步進(jìn)電 機(jī)減速箱體，滾珠絲杠仍安裝在原絲杠的位置，兩端仍采用原固定方式（一端固定、一端浮動）。 、橫向機(jī)動進(jìn)給的傳動路線表達(dá)式為 量 (32種 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 2 8 2 . 5 1 25 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 8 0f I i i m m?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?縱 基 倍主 軸? 基 倍 (64種 ) 5 8 3 3 6 3 1 0 0 2 5 2 5 3 6 2 8 3 6 3 2 4 4 0 4 8 5 9 55 8 3 3 1 0 0 7 5 3 6 3 6 2 5 5 6 3 2 5 6 2 9 4 8 4 8 1 8f I i i m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?縱 基 倍主 軸 ? 基 倍 橫向機(jī)動進(jìn)給量為縱向機(jī)動進(jìn)給量的一半。運(yùn)動由齒輪副 2856 及聯(lián)軸節(jié)傳至光杠 XIX，再由光杠通過溜板箱中的傳動機(jī)構(gòu)，分別傳至齒輪齒條機(jī)構(gòu)或橫向進(jìn)給絲杠 XXVII，使刀架做縱向或橫向機(jī)動進(jìn)給。 、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 車削內(nèi)、外圓柱表面時，可使用機(jī)動的縱向進(jìn)給車削端面時，可使用機(jī)動的橫向進(jìn)給。 M1 處于中間，則Ⅰ軸空轉(zhuǎn)，即不傳動左邊的 z51 和 z56，也不傳動右邊的 z50，Ⅱ軸的運(yùn)動通過Ⅱ —— Ⅲ軸之前的三對傳動副「 4139 ， 2258 ， 3050 」傳動Ⅲ軸，Ⅲ軸有兩條路線可傳動主軸，即通過Ⅵ 軸上的 M2 ， M2 向左滑移至 z63 與 z50 嚙合，使得Ⅲ軸通過﹝ 2080 ， 5050 ﹞ 直接傳動主軸Ⅵ軸，實(shí)現(xiàn)主軸高速轉(zhuǎn)動，即為 450～ 1400r/min。 4 在車削加工過程中切屑和刀具之間的劇烈擠壓和摩擦，以及刀具與工件之間的摩擦，產(chǎn)生了大量的切削熱，但大部分熱量被切屑帶走，所以CA6140在加工過程中一般可以不使用切削液。車床的工藝范圍又較廣泛，因此 CA6140 車床使用十分廣泛。也可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋、套螺紋和滾花等工作。 絲杠與光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運(yùn)動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運(yùn)動。加工范圍較廣，適合于中小型的各種軸類和盤套類零件的加工；能車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、各 種環(huán)槽、成形面及端面；能車削常用的米制、英制、模數(shù)制及徑節(jié)制四種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，也可以車削加大螺距螺紋、非標(biāo)準(zhǔn)螺距及較精密的螺紋；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花和壓光等工作。事實(shí)證明：機(jī)床的數(shù)控化改造可以為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。機(jī)械制造業(yè)提供的裝備水平對國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有著很大的和直接的影響。機(jī)械制造業(yè)的規(guī)模的水平是反映國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。 根據(jù)我國機(jī)床擁有量大、生產(chǎn)規(guī)模小的具體國情 ,采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)對普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造 ,對提高我國機(jī)械加工的數(shù) 控化率 ,提升擁有大量普通機(jī)床的國有企業(yè)的加工能力 ,具有重要的意義。 CA6140型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面 車削時，只用光杠，不用絲杠。其典型 3 如圖 12所示。 CA6140 車床的加工特點(diǎn) 1 加工范圍較大。 圖 12車床加工的典型零件 4 5 在一般 情況下，這種機(jī)床多用于粗加工和半精加工 CA6140 車床的傳動系統(tǒng)，由主運(yùn)動傳動系統(tǒng)、車螺紋進(jìn)給傳動系統(tǒng)組成，見圖 13。若 M2 向右結(jié)合，Ⅲ軸通過﹙ 2080 ， 5150 ﹚傳動Ⅳ軸，Ⅳ軸通過﹝ 2080 ， 5150 ﹞傳動Ⅴ軸， Ⅴ軸通過 2658 傳動Ⅵ軸（主軸） ，其傳動路線表達(dá)式為 6 CA6140 型臥 式車床的螺紋進(jìn)給傳動系統(tǒng)可車削米制，模數(shù)制，英制和徑節(jié)制 4 種標(biāo)準(zhǔn)螺紋，另外還可以加工大導(dǎo)程螺紋，非標(biāo)準(zhǔn)螺紋及較精密螺紋以及右旋，左旋螺紋。為了減少絲杠的摩孫和便于操作，保證螺紋傳動鏈的精度，機(jī)動進(jìn)給傳動鏈不用絲杠及開合螺母傳動。溜板箱內(nèi)的雙向齒式離合器 8M 及 9M 分別用于縱、橫向機(jī)動進(jìn)給運(yùn)動的接通、斷開及控制進(jìn)給方向。 在 CA6140 車床上加工零件時，為了縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率：刀架可實(shí)現(xiàn)機(jī)動縱向、橫向快速移動。由于滾珠絲杠的摩擦系數(shù)小于原絲杠，所以縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)整體剛性優(yōu)于從前，所以采用一級齒輪減速裝置。 = 又∵切削力 P切 = 31060cFv? （ 22） 式中 FC —— 主切削力（ N） V—— 最大切削速度（ m/min） 。滾珠絲杠副是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結(jié)構(gòu)原理如圖 21 所示。 ②摩擦力小 因靜、動摩擦因數(shù)小，因而傳動靈敏、運(yùn)動平穩(wěn)、低速不易爬行、隨動精度和定位精度高。 ⑤使用壽命長 滾珠絲杠副采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制成，去滾道表面淬火硬度達(dá) 6060HRC，表面粗糙 度值小，而且是滾動摩擦，故磨損很小、使用壽命長。 滾珠絲杠副的循環(huán)方式 常用的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，滾珠在 循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)：始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。 珠絲杠副的選用 滾珠絲杠副的選擇主要是工件負(fù)載必小于滾珠絲杠的額定動負(fù)載 Cm(N)即必須滿足 CCm。這個軸向負(fù)載的最大值 Cm，即為滾珠絲杠桿副所能承受的最大當(dāng)量動載荷 Cm 3 Mwm aLF fC f? （ 24） 式中： wf —— 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) af —— 精度系數(shù) ∴ 3 Mwm aLF fC f?= 3 4 5 1 .5 2 2 5 1 4 .80 .9?? = 根據(jù) CCm的原則，查 《機(jī)械設(shè)計手冊》化學(xué)出版社出版，第三章第 3卷，（ P1221） [ 4 ]選取滾軸絲桿的型號為： 左，坐標(biāo)直徑為 40mm，即外循環(huán)，齒差調(diào)隙式，一圈 。 21m ax 2 1wdf EIF lf?? （ 26） 式中 E—— 絲桿材料彈性量，對綱 E=179。 ① 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 211 1 . 7 9 1 0 0 . 0 0 4 444 mm?? ?? ? ? ? ? ? ② 滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大，當(dāng)對絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的 1/3 時，之值可減少一半， 又∵ 2 01 3 mwyFd F Z??? （ 29） 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預(yù)緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數(shù)量其為圈數(shù) K列數(shù) Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù) 17 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 23 01 3 mwyFd F Z??? =23 ( )?? ?????? 據(jù)上所訴，實(shí)際變形量為 : 22 2????= ③ 支撐滾珠絲杠的軸承的軸向接觸變形 3? 支撐滾珠絲杠的軸承為 8107 型推力軸承，幾何參數(shù) d1 =35mm，滾球直徑 mm? 滾動體數(shù)量 QZ =18 軸承的軸向接觸變形 3? 為： 3 223 mZdF?? （ 210） 2 2333 22 2 5 1 4 . 80 . 0 0 4 0 . 0 0 2 4 0 . 0 0 2 4 3 . 1 3 1 6 0 . 0 0 7 5 1 66 . 3 5 1 8mF mmdZ? ? ? ? ??mm 因施加預(yù)緊力，故實(shí)際變形量 3311 0 . 0 0 7 5 1 6 0 . 0 0 3 7 5 822??? ? ? ? ?mm 注意 mF 單位為 kg ∴總變形量 ? =1? +?2+? 3 =++0041+= 18 又有前面已知條件可得： ＜ 。 I= 21ZZ =5 404 32? 因進(jìn)給運(yùn)動齒輪受力不大。 條件是： 1〈 MJJ 〈 4 式中： MJ —— 伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量（ ）可有伺服電動機(jī)技術(shù)手冊查出。 = （ 3）、等效轉(zhuǎn)動慣量為： J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? （ 211） J=J1 + 220122( ) ( ) ( )2S LZ WJJZG ????????? =+ ( 3 2 8 0 0 0 . 6) ( 6 . 2 7 2 3 . 1 7 5 ) ( )4 0 9 . 8 2 3 . 1 4?? ? = 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇 機(jī)床在不同的共況下，其所需轉(zhuǎn) 21 矩不同， （ 1）快速空載起動時所需轉(zhuǎn)矩 是： 將已知數(shù)據(jù)代入， m a xm a x 0 2 4 0 0 0 . 7 53 6 0 0 . 0 1 3 6 0bpvn ?? ? ? ??=500r/min 考慮了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量以后，傳動系統(tǒng)折算的電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 J總 =JM +J=10+ = Mamnx 2m a x2 1 0 3 2 .5 1 360 anJ t? ?? ? ? ?總 179。 查資料得，步進(jìn)電機(jī)為五項(xiàng)十帕?xí)r，m ax0. 95 1qjMM? ?? 步進(jìn)電動機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM = 6 2 6 . 1 7 9 6 5 8 . 4 . 6 . 5 8 .0 . 9 5 1 0 . 9 5 1M N c m N m? ? ?起 按次最大靜力矩， 150BF002型步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)距為 .Nm大于所需最大靜力矩，可作為出選型號。㎝，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此機(jī)床所要求的空載起動力矩（ 178。 橫向進(jìn)給系統(tǒng)主要分為切削力的計算、滾珠絲杠副的選擇、減速 齒輪的設(shè)計、步進(jìn)電機(jī)的確定等。 FX =（ ～ ） F z =2808179。 1404+600) = 壽命 L 最大切削里 F 的進(jìn)給速度 Vs 可取最高進(jìn)給速度的 1/2——1/5（取為 1/3），縱向最大進(jìn)給速度為 ,絲杠導(dǎo)程 Lo=6mm，則絲杠轉(zhuǎn)速為： 01100 0 3 205vsn L ??? ? ?r/min 絲杠使用壽命時間一般為 15000h，則絲杠的壽命 L為 L=66010nT=660 20 150010??=18 載荷 Cm 當(dāng)量動載荷 Cm選用滾珠絲杠直徑 do時，必須保證絲杠工作時，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn) 106 轉(zhuǎn)后，在它的滾道上下產(chǎn)生疲勞點(diǎn)濁現(xiàn)象。 傳動功率 ? 滾軸絲桿副的傳動功率為： ? =tgr/tg（ r+ ? ）= 002 43(2 43 10 )ggtt ???? = 式中： r—— 絲杠的螺紋升角 ? —— 摩擦角。 f1 —— 絲杠的支承方式系數(shù)， f1 = fwd —— 許用穩(wěn)定性安全系數(shù)， fwd =3 I—— 絲杠截面慣性矩（ m4 ） I= 4164d?= ? = 10?? m4 d 1 —— 絲 杠 螺 紋 底 徑 （ m ）， d 1 =d 0 w = 179。其實(shí)際變形為 ?? 。因橫向留板空間限制，不宜再加大滾珠絲杠直徑，故采取貼速導(dǎo)軌減小摩擦力，從而取減小最大牽引力。 1404+600) = ①、絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 。 21111 2 . 5 2 1 0 0 . 0 0 6 344 mm?? ?? ? ? ? ? ? ②、滾珠與螺紋接觸變形量 2? ，此項(xiàng)變形占總變形量的比重也教大，當(dāng)對絲杠加有預(yù)緊力且預(yù)緊力為軸向最大載荷的 1/3時，之直可減少一 32 半， 又∵2 01 3 mwyFd F Z??? 式中 mF —— 軸向工作載荷（ N） yF —— 預(yù)緊力 wd —— 滾珠直徑 Z? —— 滾珠數(shù)量其為圈數(shù) K列數(shù) Z每圈螺紋滾道內(nèi)的滾珠數(shù) 外循環(huán) Z= 0 3wdd? ? d0 —— 滾珠絲杠公稱直徑 2 01 3 mw